嚴旺生

(湖南省冶金行業(yè)管理辦公室，湖南 長沙　410002)

錳系合金的發(fā)展現(xiàn)狀

嚴旺生

(湖南省冶金行業(yè)管理辦公室，湖南 長沙410002)

摘要：以近年來大量詳實的數(shù)據(jù)描述了錳系鐵合金及錳基合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，分析了錳系合金產(chǎn)品產(chǎn)能、產(chǎn)量、出口及行業(yè)發(fā)展動態(tài)，綜述了錳氮合金和錳鋁合金的發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：錳系鐵合金；錳基合金；發(fā)展現(xiàn)狀

錳加工產(chǎn)業(yè)是以從事錳的冶煉、加工等工業(yè)生產(chǎn)活動為主的工業(yè)行業(yè)，錳及錳系列產(chǎn)品涉及民生必需和經(jīng)濟社會眾多領(lǐng)域，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要的基礎(chǔ)性原材料。錳加工產(chǎn)業(yè)涉錳產(chǎn)品多，內(nèi)容量大，本文將著重討論錳系合金的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。

1世界錳系鐵合金市場

1.1　世界產(chǎn)量及貿(mào)易量

截至2013年底，世界錳系鐵合金年生產(chǎn)能力約2 850萬t/a。其中，中國產(chǎn)能約1 800萬t/a，其他國家產(chǎn)能合計約1 050萬t/a。根據(jù)中國鐵合金工業(yè)協(xié)會、國際錳協(xié)(IMnI)、美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)，日本鐵合金協(xié)會及日本JFE測算數(shù)據(jù)匯總整理資料，近幾年世界主要錳系鐵合金產(chǎn)量和品種見表1~3。

近幾年來，除2009年受世界金融危機的影響，世界錳系鐵合金進出口貿(mào)易量大幅下降外，其他年份基本上保持在每年近500萬t，見表4。

1.2　中國錳系鐵合金市場及發(fā)展動態(tài)

我國錳系鐵合金工業(yè)是隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展壯大的。六十多年來，經(jīng)過幾代人的艱苦

奮斗，特別是2005年以來在國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部的領(lǐng)導(dǎo)下，通過開展行業(yè)準入管理，加大淘汰落后產(chǎn)能力度，錳系鐵合金行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了積極成效。

據(jù)初步統(tǒng)計，截至2013年底全國錳系鐵合金企業(yè)650家左右，生產(chǎn)能力約1 800萬t/a，主要分布在廣西、湖南、貴州、四川、云南、內(nèi)蒙古、山西、吉林、遼寧、甘肅、寧夏、陜西、重慶、河南、福建、新疆、河北、湖北、天津、安徽等省(市、自治區(qū))。

1.2.1產(chǎn)量情況

近幾年來受國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量大幅增長的拉動，我國錳系鐵合金產(chǎn)量大幅增長，即使受世界金融危機沖擊的2008-2009年，我國錳系鐵合金產(chǎn)量增幅仍然達到8.26%和5.34%。2013年我國錳系鐵合金產(chǎn)量再度超越千萬噸，達到了1 149.50萬t，其中錳硅787萬t。中國錳系鐵合金產(chǎn)能及產(chǎn)量排名第1的是廣西鐵合金有限責任公司，2013年該企業(yè)錳系鐵合金產(chǎn)量29.4萬t，其中錳硅21.7萬t。近9年我國錳系鐵合金分品種的產(chǎn)量情況見圖1[1-3]。

高硅錳硅合金作為普通錳硅合金的延深加工產(chǎn)品，因其有害元素及雜質(zhì)含量低，尤其是低微碳、低磷、低硫產(chǎn)品，日益受到用戶青睞。高硅錳硅主要用于鉻錳不銹鋼、低微碳錳鐵和電爐金屬錳冶煉。

國內(nèi)外一些鋼廠使用高硅錳硅替代電解金屬錳、硅鐵和低碳錳鐵，如鋼廠利用高硅錳硅生產(chǎn)焊絲鋼、Q195鋼可大幅度降低成本，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。2013年國內(nèi)高硅錳硅市場規(guī)模約55萬t，其中200系不銹鋼采用一部分高硅錳硅，約有15萬t的電解金屬錳市場已被高硅錳硅替代。預(yù)計國內(nèi)鋼企為提高產(chǎn)品質(zhì)量、純凈鋼種冶煉和降低煉鋼成本，在高硅錳硅性價比優(yōu)勢明顯的情況下，可能逐步加大高硅錳硅的使用量。

冶煉高硅錳硅比冶煉普通錳硅對入爐原料的要求更高，需要更多使用進口優(yōu)質(zhì)富錳礦和富錳渣。從錳硅合金生成的熱力學條件可知，硅含量愈高，還原反應(yīng)的溫度愈高，因此生產(chǎn)高硅錳硅應(yīng)保持比生產(chǎn)普通錳硅更高的爐溫。生產(chǎn)含硅14%的錳硅和28%的錳硅，二氧化硅開始的還原溫度分別為1 475，1 510℃，還原溫度高則冶煉電耗亦高，通常高硅錳硅單位產(chǎn)品冶煉電耗達5 500~6 000 kW·h。因此電價偏高的地區(qū)并不適宜生產(chǎn)高硅錳硅，也沒有成本競爭力。

1.2.2出口情況

2007年前我國錳系鐵合金產(chǎn)品，在國際市場上有較強的競爭力，出口量逐年大幅增長，見表5[1-3]。但是，自2005年以后國家實行限制鐵合金出口政策，先取消出口退稅，后又不斷加征出口關(guān)稅到20%。目前，由于我國實行限制鐵合金出口的政策，以及節(jié)能減排環(huán)保、美元匯率變化、人民幣升值、勞動力成本上升等眾多交互因素影響，目前我國錳系鐵合金產(chǎn)品的出口競爭力嚴重下降，已沒有走出國門的優(yōu)勢。

1.2.3發(fā)展動態(tài)

我國錳系鐵合金工業(yè)在60年的發(fā)展過程中，不斷探索研發(fā)和推廣先進工藝技術(shù)裝備。20世紀80年代以后，幾個大型鐵合金廠陸續(xù)引進或與外國合作制造，建成了1臺30 000 kV·A、1臺31 500 kV·A全封閉式錳硅合金礦熱電爐和電爐煙氣凈化回收系統(tǒng)，以及加料搗爐機、澆鑄機、產(chǎn)品破碎機等專用附屬裝置，使我國錳系鐵合金電爐順利邁向大型化。

隨后，許多大中型鐵合金廠在技術(shù)改造中消化吸收和創(chuàng)新，分別采用了先進的電爐設(shè)備或結(jié)構(gòu)部件，礦熱電爐功率補償技術(shù)以及直流、低頻礦熱電爐的開發(fā)應(yīng)用也有相當成效。通過實施行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后產(chǎn)能，我國錳系鐵合金電爐的容量與裝備水平明顯提高。目前6 300 kV·A以上至25 000 kV·A礦熱爐已占大多數(shù)，25 000 kV·A及以上的大型礦熱爐大約55臺，而且已經(jīng)出現(xiàn)了50 000 kV·A(有功功率)、49 500 kV·A全封閉式大型錳硅合金礦熱電爐。

近幾年來，我國錳系鐵合金企業(yè)還積極采用節(jié)能型電氣裝備與節(jié)能措施，同時，增配錳礦的燒結(jié)或球團、干燥、預(yù)熱、預(yù)還原等精料措施，革新冶煉工藝操作，采用熱裝熱兌聯(lián)合工藝與爐外精煉，并繼續(xù)研究新工藝、新技術(shù)。應(yīng)用在控制電極壓放、調(diào)節(jié)電爐功率，以及自動化配料的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開始開發(fā)應(yīng)用礦熱爐控管一體化工業(yè)計算機系統(tǒng)。錳系鐵合金電爐相繼配套煙氣凈化設(shè)施，并回收余熱和煤氣綜合利用，廣西鐵合金有限責任公司已分別取得錳硅合金電爐余熱發(fā)電突破。各種冶煉爐渣分別回收利用，有的直接返回生產(chǎn)使用，有的沖水淬渣作水泥摻合料，有的作灰渣磚等。

此外，我國已經(jīng)成功開發(fā)生產(chǎn)了高硅低碳錳硅合金等新產(chǎn)品，摸索出一套比較成熟的先進工藝技術(shù)。有的重點企業(yè)錳系鐵合金產(chǎn)品的原料與電力消耗指標已達到國際領(lǐng)先水平。

2中國錳基合金發(fā)展現(xiàn)狀

含錳的錳基合金是中間基礎(chǔ)合金，廣泛用于鋼鐵、有色金屬、機械、鑄造、國防軍工、航空航天等領(lǐng)域。其實錳系鐵合金中的錳硅合金、錳鐵也屬錳基合金的范疇，這里所指的錳基合金主要是附加值高、成熟度高和應(yīng)用廣泛的錳氮合金(氮化錳鐵、氮化金屬錳)和錳鋁合金。其他的錳基合金由于專一性用途強、應(yīng)用領(lǐng)域狹窄和市場容量很小，近期很難具有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景。

2.1　錳氮合金

錳氮合金分為氮化錳鐵、氮化金屬錳兩類，主要用于高強低合金鋼、特殊合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等鋼種，尤其是在天燃氣、大口徑石油輸送管以及造船和汽車用高強鋼等方面，具有良好的應(yīng)用前景。氮能提高鋼的強度、韌性和蠕變抗力。在不銹鋼中，氮屬強烈的奧氏體形成元素，錳、氮聯(lián)合具有促進形成和擴大奧氏體的作用。因此錳氮合金也主要用于奧氏體不銹鋼—鉻錳不銹鋼(200系)、鉻鎳不銹鋼(300系)，錳、氮結(jié)合既可代鎳、節(jié)鎳，又可合金化、細化晶粒，穩(wěn)定奧氏體金相組織。

目前，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的錳氮合金，氮含量在4%以上，個別企業(yè)已經(jīng)將氮含量提高到7%左右，如山西交城義望鐵合金有限責任公司和安陽恒泰冶金耐材有限公司等企業(yè)。國際上，此類產(chǎn)品氮含量平均值為5%左右。湘西自治州豐達合金科技有限公司2013年生產(chǎn)氮化金屬錳4 500 t，產(chǎn)品中的氮含量8%左右，在同類企業(yè)中有較強的競爭優(yōu)勢。

鑒于我國鎳資源緊缺，鎳礦大量進口和精鎳價格高，開發(fā)節(jié)鎳、低鎳型的不銹鋼種已成為趨勢，氮、錳元素的運用會更加頻繁，錳氮合金產(chǎn)品有潛在廣闊的市場空間，國際市場的需求量在逐年增加。目前錳氮合金產(chǎn)品在國內(nèi)市場用量很少，主要原因：我國含氮系列不銹鋼冶煉多采用加入氮氣進行氮合金化的工藝，與錳氮合金工藝相比，氮氣合金化工藝具有可靈活用氣、無外加熱熱源、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品氮含量高、氮含量易控制的顯著優(yōu)點，可實現(xiàn)氮成分的精度控制。其他的含氮鋼如高氮鋼、高強鋼、不銹鋼鋼種可以采用氮氣合金化工藝，也可以選用釩氮合金或氮化鉻鐵。

2.2　錳鋁合金

錳是煉鋼的主要的合金化和重要的脫氧元素，鋁是強脫氧元素。因此，錳鋁合金在煉鋼生產(chǎn)中既是合金劑也是強脫氧劑。錳鋁合金的比重大于鋁錠，作為鋼水的脫氧劑使用，可以提高鋁收得率約20%，減少鋁消耗、降低煉鋼成本。錳鋁合金在鋼水中容易下沉，脫氧形成固相及液相的氧化鋁和氧化錳產(chǎn)物容易上浮到鋼液表面排除，減少鋼中夾雜，提高鋼的純凈度。

錳鋁合金作為輕金屬合金材料的鋁中間合金錠，主要是用于鋁合金、鎂合金，其作用是固溶強化，調(diào)整成分，增加合金的強度，主要用來生產(chǎn)材質(zhì)為3003、3004、3005、3105等牌號的錳鋁合金鋁板、帶材等。我國工業(yè)化生產(chǎn)錳鋁合金有兩種方法，即重熔熔合法(合金重熔熔合法、前包熔兌法)和粉末成型法。

我國電解金屬錳生產(chǎn)企業(yè)戶數(shù)多，產(chǎn)量大，國內(nèi)許多電解金屬錳和鐵合金企業(yè)，特別是電解金屬錳主產(chǎn)區(qū)的企業(yè)，大多都配置有中頻電爐重熔電解金屬錳，生產(chǎn)低微碳錳鐵和金屬錳，其中有不少的企業(yè)也可以生產(chǎn)錳鋁合金，主要分布在湖南、廣西、重慶、貴州等地區(qū)，全國這類工廠至少有幾十家。

目前我國生產(chǎn)的錳鋁合金主要是用來出口，國內(nèi)錳鋁合金市場規(guī)模取決于鋼鐵企業(yè)的煉鋼需求、錳鋁合金產(chǎn)品性價比及替代競爭力，因此我國企業(yè)生產(chǎn)錳鋁合金具有很大的不確定性。而鋁合金、鎂合金等輕合金材料中，只有幾個高強牌號的品種需使用錳鋁合金，其錳鋁合金用量不過數(shù)千噸。

參考文獻：

[1]高海亮，嚴旺生. 后危機時期錳系鐵合金的可持續(xù)發(fā)展[J]. 中國錳業(yè), 2010, 28(2)：6-11.

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[3]中國鐵合金工業(yè)協(xié)會. 我國鐵合金工業(yè)(錳系)可持續(xù)發(fā)展政策研究[R]. 北京，2013.

Development Status of Mn-alloy Series

YAN Wangsheng

(HunanMetallurgyIndustryManagementOffice,Changsha,Hunan410002,China)

Abstract:In recent years, large and detailed data has shown a wide content and information in depth to describe the development situation of Mn-ferroalloy and Mn-alloy industry. This article has its full depth to analyze production capacity, including export and industry development on Mn-nitrogen alloy and Mn-aluminum in development status.

Key words:Manganese series ferroalloys; Manganese base; Development

中圖分類號：TG145

文獻標識碼：A

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2015.01.001

作者簡介：嚴旺生(1957-)，男，湖南津市人，高級工程師，副處長，全國錳業(yè)技術(shù)委員會副秘書長，研究方向：冶金工程與技術(shù)、錳產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)研究，手機：13548543596，E-mail：yws9876@163.com.

收稿日期：2014-10-16